[发明专利]Ba2+

说明书

本发明提供了一种Ba²⁺置换无机聚合物制备钡长石块体陶瓷的方法，属于制备钡长石块体陶瓷方法技术领域。制备无机聚合物：将铝硅酸盐粉体溶解于硅酸盐或铝酸盐水溶液中，注模成型，经固化后获得无机聚合物。配置含Ba²⁺水溶液，摩尔浓度为0.1～2mol/L。将步骤一制备的无机聚合物浸泡在步骤二制备的含Ba²⁺水溶液中进行离子置换。将步骤三获得的置换后的无机聚合物干燥，即获得非晶态钡长石前驱体。将步骤四获得的钡长石前驱体进行高温处理，即获得钡长石块体陶瓷。铝硅酸盐聚合物可直接浇筑成型复杂形状构件，经过离子置换和高温处理后可直接获得复杂形状BAS陶瓷；铝硅酸盐聚合物技术将为高效合成兼具复杂形状的BAS陶瓷及其复合材料提供一条新途径。

技术领域

本发明涉及一种Ba²⁺置换无机聚合物制备钡长石块体陶瓷的方法，属于制备钡长石块体陶瓷的方法技术领域。

背景技术

以钡长石为主晶相的玻璃陶瓷具有相稳定、耐高温(＞1590℃)、热膨胀系数小、抗氧化性好、耐酸碱腐蚀能力强、介电常数和介电损耗低等优点，因此其被广泛用于高温热强材料、集成电路基板、雷达天线罩、先进发动机高温结构件的复合材料基体等航空航天领域。传统制备BAS玻璃陶瓷的方法包括高温熔融法、溶胶凝胶法和离子交换法。高温熔融法具有成分可控、操作方便、产量大的优点，但是存在制备温度高、高温污染坩埚、二次烧结成型的缺点；溶胶凝胶法可在分子尺度对BAS的化学组成进行设计，并且成分均匀性好，但是存在成本高、工艺复杂且不易控制的问题；离子交换法一般以A型沸石为前驱体，通过浸泡在含Ba⁺溶液中实现Ba⁺替代碱金属离子，对离子交换后的沸石进行高温处理即可获得BAS玻璃陶瓷，离子交换法具有沸石前驱体价格低且种类多、较好的成分可设计性、可重复性高的优点，但是由于沸石具有特定的晶体结构，碱金属离子受到较强的化学键束缚，因此离子置换工艺较为复杂，一般要经过多次、长时间重复置换才可获得纯度较高的BAS前驱体。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种Ba²⁺置换无机聚合物制备钡长石块体陶瓷的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种Ba²⁺置换无机聚合物制备钡长石块体陶瓷的方法，步骤如下：

步骤一、制备无机聚合物：将铝硅酸盐粉体溶解于硅酸盐水溶液或铝酸盐水溶液中，注模成型，经固化后获得无机聚合物。

步骤二、配置含Ba²⁺水溶液，摩尔浓度为0.1～2mol/L。

步骤三、将步骤一制备的无机聚合物浸泡在步骤二制备的含Ba²⁺水溶液中进行离子置换。

步骤四、将步骤三获得的置换后的无机聚合物干燥，即获得非晶态钡长石前驱体。

步骤五、将步骤四获得的钡长石前驱体进行高温处理，即获得钡长石块体陶瓷。

本发明使用的无机聚合物由含Si、Al和O元素的物质在碱性硅酸盐水溶液中聚合而成、其空间结构为AlO₄和SiO₄单元相互交联形成的三维网络结构，并通过分布于网络孔隙间的Li⁺，Na⁺，K⁺或Cs⁺等碱金属离子来平衡四配位铝的多余负电荷，具有制备温度低、易掺杂改性、轻质、耐热、耐腐蚀、环境友好等优点。铝硅酸盐聚合物类似于沸石组成但是具有非晶结构的特点，将使得Ba⁺替代其结构中的碱金属离子更为容易实现；此外铝硅酸盐聚合物可直接浇筑成型复杂形状构件，经过离子置换和高温处理后可直接获得复杂形状BAS陶瓷；因此理论上讲铝硅酸盐聚合物技术将为高效合成兼具复杂形状的BAS陶瓷及其复合材料提供了一条新途径。

附图说明